KR101561752B1 - Luminophore composition for uv-visible light conversion and light converter obtained therefrom - Google Patents
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Abstract
비정질 알루미노보레이트 분말을 포함하는 발광단 조성물이 기술된다. 상기 조성물은 실질적으로 1가 및 2가의 양이온들이 없는 전구체 용액들에 기초하는 습식 화학적 경로에 의해 알루미노보레이트 수지를 준비하는 준비단계; 상기 수지를 건조시켜 고체를 수득하는 건조단계; 상기 고체를 분쇄시켜 분말을 수득하는 분쇄단계; 상기 조성물의 결정화 온도 보다 낮은 열분해 온도에서 상기 분말을 열분해시키는 열분해단계; 및 그렇게 열분해된 상기 분말을 상기 조성물의 상기 결정화 온도 보다 낮은 소성 온도에서 소성시키는 소성단계;에 의하여 수득될 수 있다. 더욱이, 상기 조성물의 제조를 위한 방법이 기술된다. 상기 조성물은 고체형 조명을 위하여 그리고 예를 들면 UV광을 따뜻한 백색 가시광으로 전환시키는 데 특히 적절하다.A light emitting layer composition comprising an amorphous aluminoborate powder is described. Said composition comprising: preparing an aluminoborate resin by a wet chemical route based on precursor solutions substantially free of monovalent and divalent cations; Drying the resin to obtain a solid; A pulverizing step of pulverizing the solid to obtain a powder; Pyrolyzing the powder at a thermal decomposition temperature lower than the crystallization temperature of the composition; And a calcining step of calcining the so-pyrolyzed powder at a calcination temperature lower than the crystallization temperature of the composition. Moreover, a method for the production of the composition is described. The composition is particularly suitable for solid-state lighting and for converting, for example, UV light into warm white visible light.
Description
본 발명은 발광단 조성물, 특히 그러나 배타적이지 않게 자외광-가시광 전환에 적절한, 예를 들면, 자외광(UV광)을 백색 가시광(white visible light)으로, 예를 들면, 따뜻한 백색광으로 전환시키기에 적절한 발광단 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a light-emitting layer composition and, more particularly but not exclusively, to convert ultraviolet light (UV light) suitable for ultraviolet-visible light conversion, for example, into white visible light, To a suitable light emitting layer composition.
본 발명에 의한 상기 발광단 조성물은 예를 들면 발광다이오드(light-emitting diodes ; LEDs)로부터 방출되는 UV광을 전환시키는 데 사용될 수 있다. The light emitting layer composition according to the present invention can be used, for example, to convert UV light emitted from light-emitting diodes (LEDs).
본 발명은 또한 상기 조성물의 제조방법 및 고체형 광전환기(solid-state light converters)를 제조하기 위한 상기 조성물의 용도에 관한 것이다. The present invention also relates to a process for the preparation of the composition and to the use of the composition for producing solid-state light converters.
또한, 본 발명은 이러한 전환기(converter)를 포함하는 고체형 조명기구(lighting device)에 관한 것이다.The present invention also relates to a solid-state lighting device comprising such a converter.
본 상세한 설명 및 후속하는 특허청구범위들에 있어서, 표현 "따뜻한 백색광(warm white light)"은 예를 들면 자연 백색광(natural white light)에 대응하며 전 가시영역(entire visible region) 즉, 약 400㎚ 내지 약 700㎚에 걸쳐 놓이는 광폭 발광 대역(broad luminescence band)에서 발생되는 4000K 내지 5000K 사이에 포함되는 소정의 색온도(color temperature)를 갖는 광을 나타내는 것으로 의도된다.In the present description and in the following claims, the expression "warm white light" corresponds to, for example, natural white light and refers to the entire visible region, Is intended to represent light having a predetermined color temperature comprised between 4000 K and 5000 K, which is generated in a broad luminescence band lying over about 700 nm.
알려진 바와 같이, 예를 들면 발광다이오드(LEDs)들과 같은 발광소자(light emitters)들은 스펙트럼(spectrum)의 자외(ultraviolet ; UV), 가시(visible) 및 적외(infrared) 영역들에서 발광하도록 생산될 수 있는 협폭 대역 발광(narrow band emission)을 갖는 반도체광원(semiconductor light sources)들이다.As is known, light emitters such as, for example, light emitting diodes (LEDs) are produced to emit in the ultraviolet (UV), visible and infrared regions of the spectrum Which are semiconductor light sources with narrow band emissions.
발광다이오드들은 많은 기구들에서 표시등(indicator lamps)으로서 사용되며, 조명을 위한 사용이 증가하고 있다. 발광다이오드들 중에서, 백색광 발광다이오드(white LEDs)은 조명용의 유망한, 고-효율 기술을 대표하고 있다.Light emitting diodes are used as indicator lamps in many instruments, and their use for illumination is increasing. Among light emitting diodes, white LEDs represent a promising, high-efficiency technology for illumination.
일반 조명기구(general illumination applications) 용의 백색광을 생성하기 위하여는, 발광다이오드의 발광의 협폭의 스펙트럼 대역을 백색광으로 전환시켜야 하거나 또는 둘 또는 그 이상의 이산 발광(discrete emissions)들을 혼합하여야 한다.In order to generate white light for general illumination applications, the narrow spectrum band of light emission of the light emitting diode must be converted to white light or two or more discrete emissions must be mixed.
발광다이오드들에 의해 방출된 광의 백색광으로의 전환은 형광체 기반의 발광다이오드(phosphor based LEDs)들에 의해 수행되며, 이들은 발광다이오드, 일반적으로는 청색 또는 자외선 발광다이오드를 상기 원래의 발광다이오드의 색상(color)에 따라 선택되는 서로 다른 색상들의 형광체 물질(phosphor material)로 피복하여 상기 청색 또는 자외선 발광다이오드로부터의 단색광(monochromic light)을 뚜렷한 백색광으로 전환시키는 것에 의하여 수득되나, 그러나 이들은 가시 영역 내의 광폭의 대역을 나타내지는 못한다.The conversion of the light emitted by the light emitting diodes to the white light is carried out by phosphor based LEDs which convert the light emitting diodes, typically blue or ultraviolet light emitting diodes, to the color of the original light emitting diodes color, and converting the monochromatic light from the blue or ultraviolet light emitting diode into a distinct white light. However, they are obtained by changing the width of the light in the visible region It does not represent a band.
서로 다른 이산 발광들의 혼합은 다색의 백색광 발광다이오드(multi-colored white LEDs)들에 의해 수행되며, 이들은 대개는 적색, 녹색 및 청색인 서로 다른 원색(primary colors)들을 방출하는 개개 발광다이오드들을 결합시키는 것에 의하여 수득된다.The mixing of the different discrete luminescence is performed by multi-colored white LEDs, which combine individual light emitting diodes emitting different primary colors which are usually red, green and blue Lt; / RTI >
발광다이오드들은 또한 형광체 전환(phosphor conversion)과 혼색(color-mixing)의 조합을 사용하여 백색광을 생성하는 것으로도 알려져 있다.Light-emitting diodes are also known to produce white light using a combination of phosphor conversion and color-mixing.
그러한, 한편으로는, 발광다이오드 파장에서 또는 형광체 기반 발광다이오드들에서 사용된 형광체 물질에서의 고유 변이(natural variations)들로 인하여 일정-품질의 백색광을 유지하는 것은 어렵다.On the other hand, it is difficult to maintain constant-quality white light due to natural variations in the light emitting diode wavelength or in the phosphor material used in the phosphor-based light emitting diodes.
게다가, 지금까지 개발된 선행기술의 백색광 발광다이오드들은 대체로 냉광(cool lighting)을 야기하는 날카로운 청색 발광을 나타내며, 이는 불편하고 그리고 눈에 대하여 해롭기 때문에 당해 기술분야에서는 이를 "청색광 위험(blue-light hazard)"라고 언급한다. 실제로, 눈부심(glare) 및 현란함(dazzle)의 효과들로 인하여 청색광은 안정 피로(eyestrain). 망막 손상(retinal injury) 및 피로(fatigue)를 야기할 수 있으며 또한 수면 패턴을 방해할 수 있다.In addition, the prior art white light emitting diodes developed so far exhibit sharp blue luminescence, which causes cool lighting, which is disadvantageous and harmful to the eye, so in the art it is called "blue-light hazard ". In fact, due to the effects of glare and dazzle, blue light is a stable eyestrain. It can cause retinal injury and fatigue and can also interfere with sleep patterns.
더욱이, 전형적으로 획득가능한 고도로 발광성인 형광체들은 은, 카드뮴, 게르마늄 또는 희토류 원소들 등과 같은 고가의 그리고 환경적으로 독성인 금속들을 포함한다.Moreover, typically highly emissive fluorescent materials include expensive and environmentally toxic metals such as silver, cadmium, germanium or rare earth elements.
이와 관련하여, 문헌 Hayakawa et al., "White light emission from radical carbonylterminations in aluminosilicate(Al203-Si02) porous glasses with high luminescence quantum efficiencies", Applied Physics Letters, Vol. 82, No. 18, May 5, 2003에서 기술된 바와 같이 보다 안정하고 그리고 효율적이고 그리고 덜 독성인 광발광물질(photoluminescent materials)들을 제공하기 위한 시도들이 있었다. 그러나, 상기에 기술된 상기 알루미노실리케이트(aluminosilicate) 조성물들의 졸-겔 유도 유리들은 가시 영역과는 너무 먼 여기 파장(excitation length)에서 여기된다.In this regard, Hayakawa et al., "White light emission from radical carbonylations in aluminosilicate (Al 2 O 3 -SiO 2 ) porous glasses with high luminescence quantum efficiencies", Applied Physics Letters, Vol. 82, No. 18, May 5, 2003, there have been attempts to provide photoluminescent materials that are more stable, efficient, and less toxic. However, the sol-gel derived glasses of the above-described aluminosilicate compositions are excited at an excitation length too far from the visible region.
반면에, 다색 백색광 발광다이오드들에서 서로 다른 색상들의 혼합 및 확산을 조절하는 데 사용되는 전기-광학 기구(electro-optical devices)들에 포함되는 메카니즘은 이러한 형태의 백색광 발광다이오드들의 사용에서의 제한을 야기한다.On the other hand, the mechanism involved in electro-optical devices used to control the mixing and spreading of different colors in multicolor white light emitting diodes is limited by the use of this type of white light emitting diodes It causes.
본 발명의 목적은 특히 그러나 배타적이지 않게 UV 발광기(UV light emitters)들에 의해 발광된 UV광을 백색 가시광으로 전환시키기에 적절한 발광단 조성물을 제공하는 것이며, 이는 서로 다른 색상들을 혼합함이 없이 그리고 여러 형광체들 및/또는 독성 물질들의 사용을 요구함이 없이 전체 가시 영역(all the visible region) 즉, 약 400㎚ 내지 약 700㎚에 걸치는 광폭-스펙트럼 백색광(broad-spectrum white light)을 발광할 수 있다.It is an object of the present invention to provide a light emitting layer composition suitable for converting UV light emitted by UV light emitters into white visible light, in particular but not exclusively, Can emit broad-spectrum white light that spans the entire visible region, i.e., from about 400 nm to about 700 nm, without requiring the use of multiple phosphors and / or toxic materials .
본 발명의 다른 목적은 앞서 언급한 청색광 위험을 회피하는 따뜻한 백색 조명을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a warm white light which avoids the aforementioned blue light hazards.
본 발명의 또 다른 목적은 효율적이고 그리고 환경적으로 친화적인 고체형 조명기구들에서 사용하기 위한 조성물을 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a composition for use in solid state lighting fixtures that are efficient and environmentally friendly.
다른 잇점들과 마찬가지로 상기 언급한 목적들은 비정질 알루미노보레이트 분말(amorphous aluminoborate powders)들을 포함하는 발광단 조성물에 의해 달성되며, 상기 조성물은 As with other advantages, the above-mentioned objects are achieved by a light emitting strip composition comprising amorphous aluminoborate powders,
- 실질적으로 1가 및 2가의 양이온(cations)들이 없는 전구체 용액들에 기초하는 습식 화학적 경로(wet chemical route)에 의해 알루미노보레이트 수지(aluminoborate resin)를 준비하는 준비단계;Preparing a aluminoborate resin by a wet chemical route based on precursor solutions substantially free of monovalent and divalent cations;
- 상기 수지를 건조시켜 고체를 수득하는 건조단계; A drying step of drying the resin to obtain a solid;
- 상기 고체를 분쇄시켜 분말을 수득하는 분쇄단계;A pulverizing step of pulverizing the solid to obtain a powder;
- 상기 조성물의 결정화 온도(crystallization temperature) 보다 낮은 열분해 온도(pyrolysis temperature)에서 상기 분말을 열분해시키는 열분해단계; 및Pyrolyzing the powder at a pyrolysis temperature lower than the crystallization temperature of the composition; And
- 그렇게 열분해된 상기 분말을 상기 조성물의 상기 결정화 온도 보다 낮은 소성 온도(calcination temperature)에서 소성(calcinating)시키는 소성단계;Calcining the powder so pyrolyzed at a calcination temperature lower than the crystallization temperature of the composition;
를 포함하는 방법에 의해 수득될 수 있다.. ≪ / RTI >
본 상세한 설명 및 후속하는 특허청구범위들에 있어서, 용어 "비정질 분말(amorphous powders)"은 일반적으로 비정질 분말 및 유리상 전이 온도(glassy transition temperature)를 갖는 유리상 분말 둘 다를 포함하는 것으로 의도된다.In the present description and the following claims, the term "amorphous powders" is generally intended to include both amorphous powders and glassy powders having a glassy transition temperature.
하나의 구체예에 있어서, 상기 조성물은 앞서-언급된 단계들을 포함하는 방법을 실행하는 것에 의하여 수득된다.In one embodiment, the composition is obtained by carrying out a method comprising the above-mentioned steps.
유리하게도, 상기 조성물은 가시 영역의 전체 파장들에서 UV광을 가시의 백색광(visible white light)으로 전환시킬 수 있으며, 따라서 눈에 대하여 편안하고 그리고 인간의 건강에 대하여 원치않는 광-생물학적 영향(photo-biological effects)들을 갖지 않는 조명을 제공하는 것을 허용할 수 있다.Advantageously, the composition is capable of converting UV light to visible white light at all wavelengths of the visible region, and thus is not harmful to the eye and has an unwanted photo-biological effect on human health (photo -biological effects).
유리하게도, 약 385㎚의 파장에서 0.4 내지 0.7의 발광 양자 수율(luminescence quantum yields)이 수득될 수 있다. 예를 들면, 발광 양자 수율은 약 365㎚의 파장에서 0.7 내지 0.9, 예를 들면, 0.8 내지 0.9의 범위에 속할 수 있다.Advantageously, luminescence quantum yields of 0.4 to 0.7 at a wavelength of about 385 nm can be obtained. For example, the emission quantum yield can range from 0.7 to 0.9, for example, from 0.8 to 0.9 at a wavelength of about 365 nm.
상기 알루미노보레이트의 상기 조성물에 따라, 상기 조성물의 발광 대역(luminescence emission band)은 350㎚ 내지 800㎚의 범위에 속할 수 있다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 조성물의 상기 발광 대역은 350㎚ 내지 750㎚, 예를 들면 370㎚ 내지 800㎚, 예를 들면 390㎚ 내지 750㎚, 또한 예를 들면 400㎚ 내지 700㎚의 범위에 속할 수 있다.According to the composition of the aluminoborate, the luminescence emission band of the composition may range from 350 nm to 800 nm. In one embodiment, the emission band of the composition is in the range of 350 nm to 750 nm, such as 370 nm to 800 nm, such as 390 nm to 750 nm, for example, in the range of 400 nm to 700 nm I can belong.
특정의 이론에 구속됨이 없이, 본 출원인은 그에 의하여 상기 조성물이 수득될 수 있는 공정 단계들의 조합이 비정질 알루미노보레이트 분말의 구조에서 결함을 야기할 수 있다고 여기고 있다. 구조적 결함(structural defects)들은 예를 들면 문헌 A. Colder et al. in Nanotechnology 15 (3), Ll-L4 (2004)에서 기술된 바와 같은 비-가교화 산소 원자(non-bridging oxygen atoms) 또는 연관된 산소 결함(oxygen defects)들 및/또는 간극 탄소 연관 결함(interstitial carbon associated defects)들을 포함할 수 있다.Without being bound by any particular theory, Applicants contemplate that combinations of process steps by which the compositions can be obtained can cause defects in the structure of the amorphous aluminoborate powder. Structural defects are described, for example, by A. Colder et al. non-bridging oxygen atoms or associated oxygen defects and / or interstitial carbon defects as described in U.S. Pat. associated defects.
구조적 결함들은 전체 가시 영역 내에서 광폭 발광(broad emission)을 발생시키는 착색된 중심(colored centers)들로 작용하는 매우 다양한 발광 소자(luminescence emitters)를 야기한다.Structural defects result in a wide variety of luminescence emitters that act as colored centers that produce broad emission within the entire visible region.
당해 기술분야에서 숙련된 자에게는 공지된 바와 같은 상기 습식 화학적 경로는 모든 전구체들을 용액 내에 그리고 하나의 구체예에 따르면 수성용액 내에 용해시키는 것에 의한 균질한 용액들을 준비하는 것에 기초하는 화학적 합성법이다. 용해(dissolution)는 금속 이온들을 착화(complexing)에 선호된다. 계속해서, 중합 반응에 의하여 균질한 수지 또는 겔(gel)이 수득된다.The wet chemical pathway as known to those skilled in the art is a chemical synthesis method based on preparing homogeneous solutions by dissolving all precursors in solution and, in one embodiment, in an aqueous solution. Dissolution is preferred for complexing metal ions. Subsequently, a homogeneous resin or gel is obtained by the polymerization reaction.
유리하게도, 습식 화학적 경로의 사용은 액체 전구체에서의 구성성분들의 높은 원자 균질성을 야기하며, 이는 나노미터 또는 마이크로미터-크기의 입자들을 갖는 고순도의 분말들의 합성을 용이하게 한다.Advantageously, the use of a wet chemical pathway results in high atom homogeneity of the constituents in the liquid precursor, which facilitates the synthesis of high purity powders with nanometer or micrometer-sized particles.
상기 습식 화학적 경로는 예를 들면 중합 전구체 방법(polymeric precursor method ; 변형 페치니법(modified Pechini)) 또는 졸-겔 화학(sol-gel chemistry)과 마찬가지로 이들의 조합이 될 수 있으나, 또한 침전법(precipitation), 에멀젼법(emulsion) 및 분무-기반 합성법(spray-based syntheses)들도 가능하다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 습식 화학적 경로는 중합 전구체 방법이다.The wet chemical pathway may be a combination of these as well as a polymeric precursor method (modified Pechini) or a sol-gel chemistry, but may also be a precipitation method precipitation, emulsion, and spray-based syntheses are also possible. In one embodiment, the wet chemical pathway is a polymerization precursor process.
습식 화학적 방법의 형태와는 별개로, 상기 전구체들을 포함하는 상기 용액들은 실질적으로 1가 및 2가의 양이온들이 없는 것들이다.Apart from the form of the wet chemical method, the solutions comprising the precursors are those which are substantially free of monovalent and divalent cations.
본 상세한 설명 및 후속하는 특허청구범위들에 있어서, 실질적으로 1가 및 2가의 양이온들이 없는 용액은 예를 들면 Na+, K+, Ca2+, Mg2+ 등과 같은 1가 및 2가의 양이온들을 5000ppm 이하로 포함하는 용액을 나타내는 것으로 의도된다. 상기 용액은 2000ppm 이하의 1가 및 2가의 양이온들, 예를 들면 1000ppm 이하의 1가 및 2가의 양이온들, 예를 들면 500ppm 이하의 1가 및 2가의 양이온들을 포함할 수 있다. 상기 용액은 300ppm 이하, 예를 들면 100ppm 이하, 예를 들면 50ppm 이하, 예를 들면 10ppm 이하, 예를 들면 5ppm 이하의 1가 및 2가의 양이온들을 포함할 수 있다.In this specification and the claims that follow, solutions that are substantially free of monovalent and divalent cations can be prepared by reacting monovalent and divalent cations such as, for example, Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ , Is intended to refer to solutions containing less than 5,000 ppm. The solution may contain up to 2000 ppm of monovalent and divalent cations, such as up to 1000 ppm of monovalent and divalent cations, such as up to 500 ppm of monovalent and divalent cations. The solution may contain up to 300 ppm, for example up to 100 ppm, for example up to 50 ppm, for example up to 10 ppm, for example up to 5 ppm, of monovalent and divalent cations.
하나의 구체예에 따르면, 상기 전구체 용액들은 1가 및 2가의 양이온들이 없는 것들이다.According to one embodiment, the precursor solutions are those that do not have monovalent and divalent cations.
특정의 이론에 구속됨이 없이, 1가 및 2가의 양이온들은 형광소광원(fluorescence quenching sources)들을 구성하는 산소 빈 격자점(oxygen vacancies)들 등과 같은 구조적 결함들 또는 다른 결함들을 야기하는 것으로 여겨지고 있다.Without being bound by any particular theory, it is believed that monovalent and divalent cations cause structural defects or other defects, such as oxygen vacancies, which make up fluorescence quenching sources .
하나의 구체예에 있어서, 상기 언급된 알루미노보레이트는 하기의 조성In one embodiment, the above-mentioned aluminoborates have the following composition
xM2O3 + yAl2O3 + zB2O3 xM 2 O 3 + yAl 2 O 3 + zB 2 O 3
을 가지며, 여기에서Lt; RTI ID = 0.0 >
M은 적어도 하나의 3가의 금속이고,M is at least one trivalent metal,
0≤x≤0.25,0? X? 0.25,
0.1≤y≤0.7,0.1? Y? 0.7,
0.3≤z≤0.9, 및 0.3? Z? 0.9, and
x+y+z = 1이다. x + y + z = 1.
M은 이트륨(Y), 비스무트(Bi), 스칸듐(Sc) 또는 임의의 란탄족 원소(lanthanide) 또는 이들의 혼합물들로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.M may be selected from the group consisting of yttrium (Y), bismuth (Bi), scandium (Sc), or any lanthanide element or mixtures thereof.
하나의 구체예에 있어서, 상기 조성물은 2개의 3가의 금속들 M을 포함한다.In one embodiment, the composition comprises two trivalent metals, M.
하나의 구체예에 있어서, 상기 3가의 금속은 이트륨 3가 양이온(Y3+), 비스무트 3가 양이온(Bi3+), 스칸듐 3가 양이온(Sc3+), 란탄 3가 양이온(La3+), 가돌리늄 3가 양이온(Gd3+) 또는 이들의 혼합물들로 이루어지는 군으로부터 선택된다.In one embodiment, the trivalent metal is selected from the group consisting of yttrium trivalent cations (Y 3+ ), bismuth trivalent cations (Bi 3+ ), scandium trivalent cations (Sc 3+ ), lanthanum trivalent cations (La 3+ ), Gadolinium trivalent cation (Gd 3+ ), or mixtures thereof.
하나의 구체예에 있어서, M은 이트륨 3가 양이온이다.In one embodiment, M is a yttrium trivalent cation.
하나의 구체예에 따르면, 0≤x≤0.2이다. 하나의 구체예에 있어서, 0≤x≤0.150이다.According to one embodiment, 0? X? 0.2. In one embodiment, 0? X? 0.150.
하나의 구체예에 따르면, x≥0.1이다.According to one embodiment, x? 0.1.
하나의 구체예에 따르면, 0.1≤y≤0.4이다. 하나의 구체예에 따르면, 0.3≤y≤0.4이다. According to one embodiment, 0.1? Y? 0.4. According to one embodiment, 0.3? Y? 0.4.
하나의 구체예에 따르면, 0.1≤z≤0.7이다. 하나의 구체예에 있어서, 0.4≤z≤0.6이다.According to one embodiment, 0.1? Z? 0.7. In one embodiment, 0.4? Z? 0.6.
하나의 구체예에 따르면, B203는 부분적으로 SiO2 또는 P2O5 또는 임의의 다른 유리형성체(glass former)로 치환될 수 있다.According to one embodiment, B 2 O 3 can be partially substituted with SiO 2 or P 2 O 5 or any other glass former.
하나의 구체예에 따르면, SiO2/B203 및 P2O5/B203 각각의 몰비(molar ratio)는 0 내지 4, 예를 들면 0 내지 3, 예를 들면 0 내지 2 또는 예를 들면 0 내지 1, 예를 들면 0 내지 0.5 및 예를 들면 0 내지 0.3 사이에 포함될 수 있다.According to one embodiment, the molar ratio of each of SiO 2 / B 2 O 3 and P 2 O 5 / B 2 O 3 ranges from 0 to 4, for example from 0 to 3, for example from 0 to 2 or For example, from 0 to 1, for example, from 0 to 0.5 and, for example, from 0 to 0.3.
다른 구체예에 따르면, SiO2/B203 및 P2O5/B203 각각의 몰비는 0.1 내지 1, 예를 들면 0.1 내지 0.5, 예를 들면 0.1 내지 0.3 사이에 포함될 수 있다.According to another embodiment, the molar ratio of SiO 2 / B 2 O 3 and P 2 O 5 / B 2 O 3, respectively, may be comprised between 0.1 and 1, for example between 0.1 and 0.5, for example between 0.1 and 0.3.
하나의 구체예에 따르면, 상기 알루미노보레이트 조성물은 YAl3(BO3)4 또는 YAl3(BO3)4의 화학양론조성(stoichiometric composition)에 근접하는 조성물을 포함한다.According to one embodiment, the aluminoborate composition comprises a composition that approximates the stoichiometric composition of YAl 3 (BO 3 ) 4 or YAl 3 (BO 3 ) 4 .
본 상세한 설명 및 후속하는 특허청구범위들에 있어서, 상기 화학양론조성에 근접하는 조성물은 각 원소가 독립적으로 10몰%까지 그리고 예를 들면 5몰%까지 개개 화학양론값(stoichiometric value)으로부터 편도될 수 있는 조성물을 나타낸다.In the present description and in the following claims, the composition approaching the stoichiometric composition is such that each element is independently isolated from individual stoichiometric values by up to 10 mol% and up to, for example, 5 mol% ≪ / RTI >
조명기구용으로서는, 상기 언급된 분말들은 예를 들면 0.01㎛ 내지 20㎛, 예를 들면 0.01㎛ 내지 7㎛, 예를 들면 0.02㎛ 내지 7㎛, 예를 들면 0.05㎛ 내지 3㎛, 그리고 예를 들면 0.7㎛ 내지 2㎛의 범위 이내의 평균입자직경을 가질 수 있다. For the purpose of the illuminator, the above-mentioned powders may have a particle size of, for example, 0.01 to 20 탆, for example, 0.01 탆 to 7 탆, for example, 0.02 탆 to 7 탆, And may have an average particle diameter within a range of from 탆 to 2 탆.
그러나, 나노구조의 반도체구조(nanostructured semiconducting structure)를 포함하는 조명기구용으로는, 상기 분말들은 예를 들면 나노크기(nanometric size), 예를 들면 20㎚ 내지 200㎚, 예를 들면 20㎚ 내지 80㎚, 또한 예를 들면 30㎚ 내지 50㎚의 평균입자직경을 가질 수 있다.However, for luminaires that include a nanostructured semiconducting structure, the powders may have a nanometric size, such as 20 nm to 200 nm, such as 20 nm to 80 nm , And may also have an average particle diameter of, for example, 30 nm to 50 nm.
이러한 방법으로, 상기 분말들은 발광다이오드들의 발광 반도체들로서의 나노구조의 칩(nanostructured chips)들 내에 포함될 수 있다.In this way, the powders can be included in nanostructured chips as light emitting semiconductors of light emitting diodes.
상기 분말들의 크기는 상기 건조된 수지의 소정의 초기 크기(initial size)를선택하는 것에 의하여 적절하게 제어될 수 있다. 더욱이, 분무건조(spray drying), 분무열분해(spray pyrolysis) 또는 초임계 유체 건조(supercritical fluid drying) 등과 같은 상기 수지의 성형처리(shaping treatments)를 예상하면, 20 내지 40㎚의 범위 이내의 직경들이 달성될 수 있다.The size of the powders can be suitably controlled by selecting a predetermined initial size of the dried resin. Moreover, if shaping treatments of the resin, such as spray drying, spray pyrolysis, or supercritical fluid drying, are to be expected, diameters within the range of 20 to 40 nm Can be achieved.
평균입자직경의 모든 값들은 표준 전자현미경(standard electron microscopy) 또는 광산란측정(light scattering measurements)에 따라 측정된 평균입자직경을 의미한다.All values of mean particle diameter mean the mean particle diameter measured according to standard electron microscopy or light scattering measurements.
상기 언급된 비정질 분말들은 유리질 속성(glassy nature)을 가질 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 유리전이온도(glass transition temperature ; Tg)는 적어도 450℃(예를 들면, 알루미노-보로포스페이트 분말의 경우에 있어서), 약 1000℃까지(예를 들면, 알루미노-보로실리케이트 분말의 경우에 있어서)가 될 수 있다.The above-mentioned amorphous powders may have a glassy nature. In this case, the glass transition temperature (Tg) is at least 450 캜 (for example, in the case of an aluminoborophosphate powder), up to about 1000 캜 (for example, alumino-borosilicate In the case of powder).
상기 Tg는 표준 시차주사열량계(differential scanning calorimetry) 또는 시차열분석(differential thermal analysis)에 의하여 결정된다.The Tg is determined by differential scanning calorimetry or differential thermal analysis.
제2의 관점에 따르면, 본 상세한 설명은 앞서 기술된 바와 같은 조성물의 제조방법에 관한 것이며, 상기 방법은According to a second aspect, the present specification is directed to a method of making a composition as described above,
- 실질적으로 1가 및 2가의 양이온들이 없는 전구체 용액들에 기초하는 습식 화학적 경로의 수단에 의하여 알루미노보레이트 수지를 제조하는 준비단계;Preparing the aluminoborate resin by means of a wet chemical pathway based on precursor solutions substantially free of monovalent and divalent cations;
- 상기 수지를 건조시켜 고체를 수득하는 건조단계; A drying step of drying the resin to obtain a solid;
- 상기 고체를 분쇄시켜 분말을 수득하는 분쇄단계;A pulverizing step of pulverizing the solid to obtain a powder;
- 상기 조성물의 결정화 온도 보다 낮은 열분해 온도에서 상기 분말을 열분해시키는 열분해단계; 및Pyrolyzing the powder at a thermal decomposition temperature lower than the crystallization temperature of the composition; And
- 그렇게 열분해된 상기 분말을 상기 조성물의 상기 결정화 온도 보다 낮은 소성 온도에서 소성시키는 소성단계;Calcining the powder so pyrolyzed at a calcination temperature lower than the crystallization temperature of the composition;
를 포함하여 이루어진다..
하나의 구체예에 있어서, 상기 전구체들은 예를 들면 In one embodiment, the precursors are, for example,
이트륨 3가 양이온(Y3+), 비스무트 3가 양이온(Bi3+), 스칸듐 3가 양이온(Sc3+), 란탄 3가 양이온(La3+), 가돌리늄 3가 양이온(Gd3+) 등과 같은 적어도 하나의 3가의 금속 및 알루미늄(Al) 및 보론(B) 대응 염들(예를 들면, 질산염들)을 포함하며, 원하는 최종 조성물에 대응하는 개개 소정량들로 제공된다.(Y 3+ ), bismuth trivalent cation (Bi 3+ ), scandium trivalent cation (Sc 3+ ), lanthanum trivalent cation (La 3+ ), gadolinium trivalent cation (Gd 3+ ) And at least one trivalent metal, such as aluminum (Al) and boron (B) corresponding salts (e.g., nitrates), and are provided in respective predetermined amounts corresponding to the desired final composition.
상기 중합 전구체 방법이 상기 수지를 제조하는 데 사용되는 경우, 폴리에스테르화 반응(polyesterification reaction)이 실행될 수 있다. 상기 폴리에스테르화 반응은 용매 중에서, 예를 들면 수용액 중에서 실행될 수 있다. 상기 용액들은 실질적으로 1가 및 2가의 양이온들이 없는 것이다.When the polymerization precursor process is used to prepare the resin, a polyesterification reaction can be carried out. The polyesterification reaction can be carried out in a solvent, for example, in an aqueous solution. The solutions are substantially free of monovalent and divalent cations.
상기 중합 전구체 경로가 사용되는 경우에 있어서, 알코올과 카르복실산 사이에서 폴리에스테르화 반응들이 실행될 수 있다. 상기 폴리에스테르화 반응은 그 안에 상기 금속 이온들이 포획되고 그리고 분자 수준(molecular level)에서 유기 네트워크(organic network) 내에서 분산되는 수지로 이어진다.In the case where the polymerization precursor pathway is used, polyesteration reactions can be carried out between the alcohol and the carboxylic acid. The polyesterisation reaction leads to a resin in which the metal ions are trapped and dispersed in an organic network at the molecular level.
하나의 구체예에 있어서, 상기 알코올은 예를 들면 소르비톨(sorbitol) 및 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 등과 같은 폴리알코올(polyalcohol)이다.In one embodiment, the alcohol is a polyalcohol, such as, for example, sorbitol and ethylene glycol.
하나의 구체예에 있어서, 상기 카르복실산은 아세트산(acetic acid), 시트르산(citric acid), 프로피온산(propionic acid) 및 말산(malic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택된다.In one embodiment, the carboxylic acid is selected from the group consisting of acetic acid, citric acid, propionic acid, and malic acid.
하나의 구체예에 있어서, 상기 폴리에스테르화 반응은 예를 들면 80℃ 내지 150℃ 사이, 예를 들면 100℃ 내지 130℃ 사이, 예를 들면 약 ll0℃의 온도에서 환류(reflux) 및 용액교반(solution stirring) 하에서 실행된다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 폴리에스테르화 반응은 적어도 12시간, 예를 들면 약 24시간 동안 수행된다.In one embodiment, the polyesterisation reaction is carried out at reflux and solution agitation (for example, at a temperature of between 80 DEG C and 150 DEG C, for example between 100 DEG C and 130 DEG C, solution stirring). In one embodiment, the polyesterisation reaction is carried out for at least 12 hours, for example about 24 hours.
하나의 구체예에 있어서, 상기 수지를 건조시키기 전에 예를 들면 용매 기화(solvent evaporation)에 의하여 과량의 용매가 상기 수지로부터 제거된다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 수지의 건조 이전에 상기 수지의 점도가 증가된다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 수지의 점도는 예를 들면 용매 기화에 의하여 점진적인 방법으로 증가된다. 수용액들이 사용된 경우, 기화는 물의 기화를 의미한다. 이 경우에 있어서, 상기 기화는 50℃ 내지 95℃ 사이, 예를 들면 80℃ 내지 90℃ 사이, 예를 들면 약 90℃의 온도에서 수행될 수 있다.In one embodiment, an excess of solvent is removed from the resin by, for example, solvent evaporation prior to drying the resin. In one embodiment, the viscosity of the resin is increased prior to drying of the resin. In one embodiment, the viscosity of the resin is increased in an incremental manner, for example by solvent vaporization. When aqueous solutions are used, the vaporization means the vaporization of water. In this case, the vaporization may be carried out at a temperature between 50 ° C and 95 ° C, for example between 80 ° C and 90 ° C, for example at a temperature of about 90 ° C.
하나의 구체예에 있어서, 상기 수지의 건조는 200℃ 내지 350℃ 사이, 예를 들면 230℃ 내지 300℃ 사이, 예를 들면 240℃ 내지 260℃ 사이, 예를 들면 약 250℃의 온도에서 수행된다.In one embodiment, the drying of the resin is carried out at a temperature between 200 ° C and 350 ° C, for example between 230 ° C and 300 ° C, for example between 240 ° C and 260 ° C, for example at a temperature of about 250 ° C .
하나의 구체예에 있어서, 건조는 대기압(air atmosphere) 하에서 수행된다. 그러나, 건조는 비활성 분위기(inert atmosphere)에서, 예를 들면 질소 또는 아르곤 중에서 수행될 수 있다.In one embodiment, drying is performed under an air atmosphere. However, drying can be carried out in an inert atmosphere, for example in nitrogen or argon.
하나의 구체예에 있어서, 건조는 10 내지 60분 사이, 예를 들면 20 내지 40분 사이 그리고 예를 들면 약 30분 동안의 시간 동안 수행된다.In one embodiment, drying is carried out for a period of between 10 and 60 minutes, for example between 20 and 40 minutes, and for example for about 30 minutes.
하나의 구체예에 있어서, 건조는 소정의 가열속도에서 수행되며, 이는 예를 들면 10℃/시간 내지 60℃/시간 사이, 예를 들면 20℃/시간 내지 40℃/시간 사이, 예를 들면 약 30℃/시간이 될 수 있다.In one embodiment, the drying is carried out at a predetermined heating rate, for example between 10 ° C / hour and 60 ° C / hour, for example between 20 ° C / hour and 40 ° C / 30 [deg.] C / hour.
그 뒤에, 그렇게 건조된 상기 수지는 고체가 되고 이는 분쇄에 적용되어 비정질 분말을 수득하게 된다. 상기 분쇄는 예를 들면 마노 분쇄기(agate crusher), 볼밀(ball milling), 유성자동분쇄기(planetary automatic crusher) 등과 같은 임의의 표준의 수동 또는 자동 분쇄기(standard manual or automatic crusher)로 수행될 수 있다.Thereafter, the thus-dried resin becomes a solid, which is subjected to pulverization to obtain an amorphous powder. The milling can be carried out with any standard manual or automatic crusher, such as, for example, agate crusher, ball milling, planetary automatic crusher and the like.
하나의 구체예에 있어서, 분쇄 이후 상기 비정질 분말들은 0.2㎛ 내지 20㎛ 사이, 예를 들면 0.2㎛ 내지 10㎛ 사이, 예를 들면 0.5㎛ 내지 7㎛ 사이 그리고 예를 들면 1㎛ 내지 5㎛ 사이의 평균입자직경을 갖는다.In one embodiment, after milling, the amorphous powders may have a mean grain size of between 0.2 μm and 20 μm, eg between 0.2 μm and 10 μm, for example between 0.5 μm and 7 μm and between 1 μm and 5 μm, for example And has an average particle diameter.
계속해서 상기 비정질 분말은 열분해된다. Subsequently, the amorphous powder is pyrolyzed.
본 상세한 설명 및 후속하는 특허청구범위들에 있어서, 용어 "열분해(pyrolysis)"는 산소 또는 임의의 다른 시약(reagents)들의 부재 중에서 열로 인한 물질 또는 화합물의 분해를 나타내는 데 사용된다.In the present description and the following claims, the term "pyrolysis" is used to denote the decomposition of a substance or compound due to heat in the absence of oxygen or any other reagents.
열분해의 덕분으로, 상기 분말들의 제어된 부분 산화(controlled partial oxidation)이 이루어진다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 제어된 부분 산화에는 예를 들면 수산화물(hydroxides), 알코올, 카르복실기 및 붕산기(boric groups)들에서 오는 산소 등과 같이 상기 출발물질들로부터 유래되는 산소만이 포함된다.Thanks to the thermal decomposition, controlled partial oxidation of the powders is achieved. In one embodiment, the controlled partial oxidation includes only oxygen originating from the starting materials, such as, for example, hydroxides, oxygen from alcohol, carboxyl groups, and boric groups.
상기 비정질 분말은 열분해 온도에서 열분해되며, 이는 상기 조성물의 결정화 온도보다 낮다. The amorphous powder is pyrolyzed at the pyrolysis temperature, which is lower than the crystallization temperature of the composition.
하나의 구체예에 있어서, 열분해는 소정의 온도에서 수행되며, 이는 화학 조성에 따라 선택된다.In one embodiment, pyrolysis is carried out at a predetermined temperature, which is selected according to the chemical composition.
하나의 구체예에 있어서, 상기 소정의 열분해 온도는 450℃ 내지 1000℃ 사이, 예를 들면 600℃ 내지 800℃ 사이, 그리고 예를 들면 600℃ 내지 750℃ 사이, 그리고 예를 들면 690℃ 내지 730℃ 사이, 예를 들면 약 700℃이나, 그러나 어떠한 경우에도 상기 조성물의 상기 결정화 온도 보다 낮은 온도이다.In one embodiment, the predetermined pyrolysis temperature is between 450 ° C and 1000 ° C, for example between 600 ° C and 800 ° C, and between 600 ° C and 750 ° C, for example between 690 ° C and 730 ° C For example about 700 ° C, but in any case is below the crystallization temperature of the composition.
하나의 구체예에 있어서, 열분해는 예를 들면 질소 또는 아르곤 분위기에서 등과 같은 비활성 분위기에서 수행된다.In one embodiment, pyrolysis is carried out in an inert atmosphere such as, for example, in a nitrogen or argon atmosphere.
하나의 구체예에 있어서, 열분해는 소정의 시간 동안, 예를 들면 적어도 6시간 동안, 예를 들면 20시간 내지 30시간 동안, 예를 들면 22시간 내지 26시간 동안, 그리고 예를 들면 약 24시간 동안 수행된다.In one embodiment, pyrolysis is carried out for a predetermined period of time, such as at least 6 hours, such as from 20 to 30 hours, such as from 22 to 26 hours, and for example, as about 24 hours .
하나의 구체예에 따르면, 열분해는 소정의 가열속도에서 수행된다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 가열속도에는 10℃/시간 내지 60℃/시간 사이, 예를 들면 20℃/시간 내지 40℃/시간 사이, 예를 들면 약 30℃/시간이 포함된다.According to one embodiment, pyrolysis is carried out at a predetermined heating rate. In one embodiment, the heating rate includes between 10 ° C / hour and 60 ° C / hour, for example between 20 ° C / hour and 40 ° C / hour, for example about 30 ° C / hour.
계속해서, 그렇게 열분해된 상기 비정질 분말은 상기 조성물의 상기 결정화 온도 보다 낮은 온도에서 소성된다.Subsequently, the amorphous powder so pyrolyzed is calcined at a temperature below the crystallization temperature of the composition.
본 상세한 설명 및 후속하는 특허청구범위들에 있어서, 용어 "소성(calcination)"은 산소의 존재 중에서 열로 인한 물질의 분해 또는 산화반응을 나타내는 데 사용된다.In the present description and the following claims, the term "calcination" is used to denote the decomposition or oxidation of a substance due to heat in the presence of oxygen.
하나의 구체예에 따르면, 상기 소성은 예를 들면 소정의 가열속도로 온도를 증가시키는 것에 의하여 최종 소성 온도에 도달될 때까지 온도를 점진적으로 증가시키는 것에 의하여 수행될 수 있다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 소성은 10℃/시간 내지 60℃/시간 사이, 예를 들면 20℃/시간 내지 40℃/시간 사이, 예를 들면 약 30℃/시간의 범위 이내의 가열속도에서 수행된다.According to one embodiment, the firing can be performed by gradually increasing the temperature until the final firing temperature is reached, for example, by increasing the temperature at a predetermined heating rate. In one embodiment, the calcination is carried out at a heating rate between 10 [deg.] C / h and 60 [deg.] C / h, for example between 20 [deg.] C / h and 40 [deg.] C / .
상기 분말 조성에 따라, 상기 소성은 최종 소정 소성 온도, 예를 들면 450℃ 내지 850℃ 사이, 예를 들면 500℃ 내지 800℃ 사이, 예를 들면 600℃ 내지 770℃ 사이, 예를 들면 650℃ 내지 750℃ 사이, 예를 들면 720℃ 내지 740℃ 사이, 그리고 예를 들면 약 740℃에서 수행될 수 있으나, 그러나 어떠한 경우에도 상기 조성물의 상기 결정화 온도 보다 낮은 온도에서 수행될 수 있다.Depending on the powder composition, the calcination may be carried out at a final predetermined calcination temperature, for example between 450 ° C and 850 ° C, for example between 500 ° C and 800 ° C, for example between 600 ° C and 770 ° C, For example between 720 ° C and 740 ° C, and for example at about 740 ° C, but in any case can be carried out at a temperature lower than the crystallization temperature of the composition.
상기 소성은 또한 소정의 시간 동안, 예를 들면 수 시간 동안, 예를 들면 6 내지 36시간 동안, 그리고 예를 들면 24시간 동안 최종 소성 온도 보다 낮은 소정의 중간 온도(intermediate temperature)를 유지하는 것에 의하여 수행될 수 있다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 중간 온도는 300℃ 내지 550℃의 범위이다.The firing may also be carried out by maintaining a predetermined intermediate temperature for a predetermined period of time, for example several hours, for example 6 to 36 hours, and for example 24 hours, which is lower than the final firing temperature . In one embodiment, the intermediate temperature ranges from 300 ° C to 550 ° C.
상기 소성 동안의 상기 가열은 소정의 시간 동안 소정의 중간 온도를 유지하는 것에 의하여, 예를 들면 매번 50℃ 내지 100℃의 증가와 같이 매번 소정의 온도 증가가 얻어지는 소정의 중간 온도를 유지하는 것에 의하여 이루어질 수 있다.The heating during the firing may be carried out by maintaining a predetermined intermediate temperature for a predetermined time, for example by maintaining a predetermined intermediate temperature at which a predetermined temperature increase is obtained, such as an increase of 50 ° C to 100 ° C each time Lt; / RTI >
하나의 구체예에 있어서, 상기 소성은 산소 분위기에서 수행된다. 그러나, 예를 들면 공기와 같은 다른 소성 분위기들도 가능하다.In one embodiment, the firing is performed in an oxygen atmosphere. However, other firing environments such as air, for example, are also possible.
하나의 구체예에 있어서, 산소 분위기에서의 상기 소성은 12시간 내지 36시간, 예를 들면 22시간 내지 26시간, 예를 들면 약 24시간에 포함되는 시간 동안 수행된다.In one embodiment, the calcination in an oxygen atmosphere is performed for a time comprised between 12 hours and 36 hours, for example between 22 hours and 26 hours, for example, about 24 hours.
하나의 구체예에 있어서, 공기 분위기에서의 상기 소성은 산소에서 수행되는 소성에 대응하는 시간의 약 2배인 시간 동안 수행된다.In one embodiment, the calcination in an air atmosphere is performed for a time that is about twice the time corresponding to calcination performed in oxygen.
또 다른 관점에 따르면, 본 상세한 설명은 고체형 광전환기, 예를 들면 UV-가시광 광전환기(UV-visible light converter)를 제조하기 위한 앞서 정의된 바와 같은 알루미노보레이트의 비정질 분말들을 포함하는 조성물의 용도에 관한 것이다.According to another aspect, the present disclosure provides a composition comprising an amorphous powder of aluminoborate as defined above for the production of a solid-state light transducer, for example a UV-visible light converter Lt; / RTI >
하나의 구체예에 있어서, 상기 가시광은 소정의 색온도(color temperature), 예를 들면 4000K 내지 5000K의 색온도를 갖는 백색광이다.In one embodiment, the visible light is a white light having a predetermined color temperature, for example, a color temperature of 4000K to 5000K.
그러나, 다른 구체예들에 따르면, 상기 언급된 조성물을 본 상세한 설명의 조성물로 적절히 변화시키는 것에 의하여, 10000K까지의 색온도를 수득하는 것 또한 가능하다.However, according to other embodiments, it is also possible to obtain a color temperature of up to 10000 K by suitably varying the above-mentioned composition with the composition of this detailed description.
또 다른 관점에 따르면, 본 상세한 설명은 발광기, 예를 들면 UV 발광기(UV emitter) 및 앞서 정의한 바와 같은 전환기를 포함하는 고체형 조명기구에 관한 것이다. 하나의 구체예에 있어서, 발광되는 광은 소정의 색온도, 예를 들면 4000K 내지 5000K의 소정의 색온도를 갖는 백색광, 즉 눈에 편안하고, 그리고 광을 절약하는 따뜻한 자연 백색조명이다. 하나의 구체예에 있어서, 상기 발광기는 발광다이오드(LED), 예를 들면 자외선 발광다이오드(UV LED)이다.According to another aspect, the present specification is directed to a solid-state lighting apparatus including a light emitter, for example a UV emitter, and a diverter as defined above. In one embodiment, the emitted light is a white light having a predetermined color temperature, for example a predetermined color temperature of 4000 K to 5000 K, i.e. a warm natural white light that is comfortable to the eye and which saves the light. In one embodiment, the light emitter is a light emitting diode (LED), for example, an ultraviolet light emitting diode (UV LED).
그러나, 예를 들면 전등(lamps)에서 또는 엑시머 레이져(excimer laser)에서 사용되는 UV광 발광 가스(UV emitting gases)들, 예를 들면 크립톤(Kr), 크세논(Xe) 및 네온(Ne) 등과 같은 희유가스(rare gases)들을 사용하는 발광기 등과 같은 다른 발광기들이 또한 사용될 수 있다.However, UV light emitting gases, such as krypton (Kr), xenon (Xe) and neon (Ne), for example, used in lamps or in excimer lasers, Other light emitters such as light emitters using rare gases may also be used.
따라서, 상기 비정질 분말들의 조성에 따라, 본 상세한 설명의 조명기구들의 구체예들이 예를 들면 350㎚ 내지 750㎚의 범위, 예를 들면 370㎚ 내지 730㎚의 범위, 예를 들면 390㎚ 내지 700㎚의 범위, 그리고 예를 들면 400㎚ 내지 700㎚의 범위의 소정의 발광 대역을 가질 수 있다.Thus, depending on the composition of the amorphous powders, embodiments of the lighting fixtures of this detailed description may range, for example, from 350 nm to 750 nm, such as from 370 nm to 730 nm, such as from 390 nm to 700 nm And a predetermined emission band in a range of, for example, 400 nm to 700 nm.
유리하게도, 이들 범위들의 발광 대역에서 발광다이오드들에 대한 근적외선 파장(near IR wavelengths)들에서 오는 열하중(heat load)을 피할 수 있으며, 이는 차례로 상기 조명기구의 수명을 증가시킨다.Advantageously, it is possible to avoid heat loads from near IR wavelengths for the light emitting diodes in the emission bands of these ranges, which in turn increases the lifetime of the luminaire.
도 1은 UV-가시광 전환기용의 발광단 조성물의 제조방법의 하나의 구체예를 나타내는 모식적인 흐름도이다.
도 2는 어떠한 열분해도 수행하지 않고 수득된 조성물의 광발광 스펙트럼과 비교한 본 상세한 설명의 하나의 구체예에 따른 조성물의 광발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 3은 2가의 양이온을 포함하는 조성물의 광발광 스펙트럼과 비교한 본 상세한 설명의 하나의 구체예에 따른 조성물의 광발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 4는 실질적으로 1가 및 2가 양이온들이 제거되지 않은 전구체 용액들로부터 출발하여 수득되는 조성물의 광발광 스펙트럼과 비교한 본 상세한 설명의 하나의 구체예에 따른 조성물의 광발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 5 내지 7, 도 10 및 도 11은 본 상세한 설명의 개개 구체예들에 따른 조성물의 광발광 스펙트럼들을 나타내는 도면이다.
도 8은 결정화 온도 보다 높은 소성 온도들에서 수득되는 조성물들의 광발광 스펙트럼들과 비교한 본 상세한 설명의 구체예들에 따른 조성물들의 광발광 스펙트럼들을 나타내는 도면이다.
도 9는 결정화 온도 보다 높은 소성 온도에서 수득되는 조성물의 X선 회절분석도(RX diffractogram)와 비교한 본 상세한 설명의 하나의 구체예에 따른 조성물들의 X선 회절분석도를 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a schematic flow chart showing one embodiment of a method for producing a light-emitting layer composition for a UV-visible light converter.
Fig. 2 is a diagram showing the photoluminescence spectrum of a composition according to one embodiment of the present specification compared with the photoluminescence spectrum of a composition obtained without performing any pyrolysis. Fig.
Figure 3 is a photoluminescence spectrum of a composition according to one embodiment of the present invention as compared to the photoluminescence spectrum of a composition comprising divalent cations.
Figure 4 is a diagram showing the photoluminescence spectrum of a composition according to one embodiment of the present invention in comparison with the photoluminescence spectrum of a composition starting from precursor solutions in which mono- and di-cations are not substantially removed .
Figures 5 to 7, 10 and 11 are diagrams showing the photoluminescence spectra of compositions according to the individual embodiments of the present specification.
8 is a plot showing the photoluminescence spectra of compositions according to embodiments of the present specification compared to the photoluminescence spectra of compositions obtained at firing temperatures higher than the crystallization temperature.
9 is an X-ray diffraction analysis of compositions according to one embodiment of the present specification in comparison with an X-ray diffractogram of a composition obtained at a firing temperature higher than the crystallization temperature (RX diffractogram).
실시예 1Example 1
이하에서, 이트륨 알루미노보레이트(yttrium aluminoborate) 분말을 포함하는 발광단 조성물의 실시예 및 이러한 조성물의 제조를 위한 방법의 실시예를 도 1의 모식적인 흐름도를 참조하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a light emitting layer composition comprising yttrium aluminoborate powder and a method for producing such a composition will be described with reference to the schematic flow chart of Fig.
도 1의 구체예에 따르면, 상기 조성물은 YAl3B4012(YAB)의 화학양론적 조성물에 가까운 비정질 분말들을 포함한다. 달리 표시하지 않는 한, 용어 YAB는 상세한 설명 및 도면들 전체를 통하여 YAl3B4012 또는 그의 화학양론적 조성물에 가까운 조성물을 의미한다. 따라서, 3원계(ternary system) 0.125 Y203 + 0.375 Al203 + 0.5 B203의 제조의 실시예가 제공된다. 4g의 YAl3B4012 분말을 제조하기 위하여, 2가지 출발 용액들인 제1 용액 및 제2 용액들이 준비되었다.According to the embodiment of Figure 1, the composition comprising an amorphous powder close to the stoichiometric composition of YAl 3 B 4 0 12 (YAB ). One, YAB term refers to the following description and drawings of YAl 3 B 4 0 12, or a composition close to its stoichiometric composition throughout unless otherwise noted. Thus, there is provided an embodiment of the production of a ternary system 0.125 Y 2 O 3 + 0.375 Al 2 O 3 + 0.5 B 2 O 3 . To prepare a YAl 3 B 4 0 12 4g of powder, it was prepared, two other starting solutions, which are the first solution and second solution.
제1 용액The first solution
46.11g(0.24몰)의 시트르산(C6H807, 99.5%, 시그마알드리치사(Sigma Aldrich)로부터 상용적으로 획득가능)을 80℃에서 75㎖의 순수(pure water)에 용해시켰다. 시트르산의 완전한 용해 이후, 3.80g(0.01몰)의 질산이트륨 육수화물(yttrium nitrate hexahydrated ; Y(N03)3ㆍ6H20, 99.99%, 스트렘케미칼즈사(Strem Chemicals)로부터 상용적으로 획득가능) 및 11.25g(0.03몰)의 질산알루미늄 구수화물(aluminum nitrate nonahydrated ; Al(N03)3ㆍ9H20, 99.5%, 피셔사이언티픽사(Fischer scientific)로부터 상용적으로 획득가능)을 첨가하고 그리고 80℃에서 30분간 교반시키면서 방치하였다.46.11 g (0.24 mol) of citric acid (commercially available from C 6 H 8 O 7 , 99.5%, Sigma Aldrich) were dissolved in 75 ml of pure water at 80 ° C. After complete dissolution of citric acid, 3.80 g (0.01 mole) of yttrium nitrate hexahydrated (Y (NO 3 ) 3 .6H 2 O, 99.99%, commercially obtainable from Strem Chemicals ) And 11.25 g (0.03 mol) of aluminum nitrate nonahydrated (Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O, 99.5%, commercially obtainable from Fischer Scientific) were added The mixture was allowed to stand at 80 DEG C for 30 minutes with stirring.
제2 용액The second solution
30.74g(0.169몰)의 D-소르비톨(D-sorbitol ; C6H1406, 99.5%, 시그마알드리치사로부터 상용적으로 획득가능)을 80℃에서 75㎖의 순수에 용해시켰다. 상기 순수는 5ppm 이하의 1가 및 2가의 양이온들을 포함하고 그리고 1.1μS/㎝의 전도도(conductivity)를 가졌다.30.74 g (0.169 mol) of D-sorbitol (C 6 H 14 O 6 , 99.5%, commercially obtainable from Sigma Aldrich) were dissolved in 75 ml of pure water at 80 ° C. The pure water contained less than 5 ppm of monovalent and divalent cations and had a conductivity of 1.1 μS / cm.
계속해서, 2.47g(0.04몰)의 붕산(H3B03, 99.8%, 피셔사이언티픽사로부터 상용적으로 획득가능)을 첨가하고 그리고 30분 동안 교반시키면서 방치하였다.Subsequently, 2.47 g (0.04 mol) of boric acid (H 3 BO 3 , 99.8%, commercially obtainable from Fisher Scientific) was added and left stirring for 30 minutes.
후속하여, 상기 제1 용액과 상기 제2 용액들을 혼합하고 그리고 110℃에서 24시간 동안 환류(reflux) 및 교반 하에 방치하여 상기 금속 시트르산염(metallic citrates)과 붕소 착물(boron complexes) 사이에서의 폴리에스테르화 반응을 수행하여 중합체성 수지가 생성되도록 하였다. 과량의 순수는 초기의 용적이 절반으로 감소하고 그리고 황색의 점성 수지(yellowish viscous resin)가 수득될 때까지 90℃에서 수 시간 동안의 기화에 의하여 제거하였다.Subsequently, the first solution and the second solutions are mixed and left under reflux and agitation at 110 ° C for 24 hours to form a poly (aminosulfonic acid) complex between the metallic citrates and the boron complexes The esterification reaction was carried out to produce a polymeric resin. Excess pure water was removed by evaporation at 90 < 0 > C for several hours until the initial volume was reduced to half and a yellowish viscous resin was obtained.
그렇게 수득된 상기 수지를 약 250℃에서 대기압에서 30℃/시간의 가열속도로 30분간 건조시켰다. 연한 갈색(soft brown) 고체들이 수득되었으며, 이들은 마노절구(agate mortar)로 쉽게 분쇄하여 미세하고 균질한 갈색 비정질 분말을 생성시켰다.The thus obtained resin was dried at about 250 DEG C at a heating rate of 30 DEG C / hour from atmospheric pressure for 30 minutes. Soft brown solids were obtained, which were readily milled with an agate mortar to produce a fine, homogeneous brown amorphous powder.
계속해서 상기 갈색의 비정질 분말을 700℃에서 질소 분위기에서 30℃/시간의 가열속도로 24시간 동안 열분해시켰다. 이 열분해로 상기 전구체들의 제어된 부분 산화가 가능하게 되어 흑색의 비정질 분말을 생성의 결과를 가져왔다.Subsequently, the brown amorphous powder was pyrolyzed at 700 ° C for 24 hours at a heating rate of 30 ° C / hour in a nitrogen atmosphere. This pyrolysis enabled the controlled partial oxidation of the precursors resulting in the production of black amorphous powders.
후속적으로, 상기 흑색의 비정질 분말을 740℃에서 산소 분위기에서 24시간 동안 30℃/시간의 가열속도로 소성시켜 0.5㎛ 내지 6㎛의 범위의 입경을 갖는 최종 백색 비정질 분말을 수득하였다.Subsequently, the black amorphous powder was fired at 740 占 폚 in an oxygen atmosphere at a heating rate of 30 占 폚 / hour for 24 hours to obtain a final white amorphous powder having a particle diameter in the range of 0.5 占 퐉 to 6 占 퐉.
상기 백색 비정질 분말을 UV-가시광 전환기용의 통상의 자외선 발광 다이오드에 퇴적시켰다.The white amorphous powder was deposited on a conventional ultraviolet light-emitting diode for a UV-visible light converter.
380㎚ 내지 750㎚의 범위의 광폭 발광 대역이 수득되었다. 상기 백색광은 4000 내지 5000K의 색온도를 갖는 따뜻한 백색광이었다. 385㎚에서의 발광 양자 수율은 약 0.7이었다.A wide emission band in the range of 380 nm to 750 nm was obtained. The white light was a warm white light having a color temperature of 4000 to 5000K. The quantum yield of light emission at 385 nm was about 0.7.
비록 앞서 언급된 구체예들이 상세하게 기술되기는 하였음에도 다른 구체예들 또한 고려될 수 있음은 이해되어야 한다.It is to be understood that although the foregoing embodiments have been described in detail, other embodiments may also be contemplated.
따라서, 예를 들면 당해 기술분야에서 숙련된 자에게 공지된 임의의 습식 화학적 기술(wet chemical technique)을 사용하여 상기 전구체들을 합성할 수 있으며, 본 상세한 설명의 발광단 조성물을 수득하기 위하여 다른 알루미노보레이트 조성들이 고려될 수 있다.Thus, for example, the precursors can be synthesized using any wet chemical technique known to those skilled in the art, and other precursors can be synthesized using other aluminobo Rate compositions can be considered.
본 상세한 설명에 따르면, 어떠한 경우에도, 서로 다른 색상들을 방출하는 서로 다른 발광체들을 혼합할 필요 없이 그리고 독성 물질들의 사용을 요구함이 없이 UV광을 전환시키는 것에 의하여 백색의 가시광이 얻어질 수 있다.According to the present description, in any case, white visible light can be obtained by switching UV light without the need to mix different luminous bodies emitting different colors and without requiring the use of toxic materials.
이러한 조성물의 제조를 위한 방법은 용이하고, 효율적이고 그리고 환경적으로 친화적이다.Methods for the preparation of such compositions are easy, efficient and environmentally friendly.
분석학적 특성들Analytical characteristics
도 2는 실시예 1에서 기술된 바에 따라 수득된 YAl3B4012의 광발광 스펙트럼(삼각형)을 나타내고 있다. 조성물의 결정화 온도가 760℃인(도 9의 X선 회절분석도에서 회절피크(diffraction peaks)들에 의해 나타난 바와 같이) 상기 분말을 700℃의 열분해 온도에서 열분해시켰다. 도 2에서, 상기 분말을 열분해시키지 않고 수득한 동일한 조성물 YAl3B4012의 광발광 스펙트럼(원형)을 또한 나타내었다. 도 2에 나타낸 두 조성물들을 740℃의 온도에서 상기 분말을 소성시키는 것에 의하여 수득하였다.2 shows a photoluminescence spectrum of YAl 3 B 4 0 12 (triangle) obtained as described in Example 1. The powder was pyrolyzed at a pyrolysis temperature of 700 DEG C (as indicated by diffraction peaks in the X-ray diffraction diagram of FIG. 9) at a crystallization temperature of 760 DEG C of the composition. In FIG. 2, the photoluminescence spectrum (circle) of the same composition YAl 3 B 4 O 12 obtained without pyrolysis of the powder is also shown. The two compositions shown in Figure 2 were obtained by calcining the powder at a temperature of 740 캜.
도 3 및 도 4는 유일한 차이가 물의 순도인, 실시예 1에서 기술된 바와 같이 수득된 YAl3B4012의 광발광 스펙트럼(삼각형)을 나타내고 있다. 특히, 도 3에서 원형으로 나타낸 광발광 스펙트럼은 5000ppm의 칼슘을 포함하는 물(0.5몰%의 이트륨 원자들의 칼슘 원자들로의 치환에 대응)을 의미하는 한편으로, 도 4에서 원형으로 나타낸 광발광 스펙트럼은 전도도 ρ는 약 89μS/㎝(
도 5는 서로 다른 몰 분획(molar fractions)들 즉, Figure 5 shows the different molar fractions, i.e.,
삼각형: x = 0.1, y = 0.3, z = 0.6; Triangles: x = 0.1, y = 0.3, z = 0.6;
원형: x = 0.12, y = 0.39, z = 0.49; Circular: x = 0.12, y = 0.39, z = 0.49;
사각형: x = 0.13, y = 0.37, z = 0.50Square: x = 0.13, y = 0.37, z = 0.50
의 x, y 및 z에서의 식 xY203 + yAl203 + zB203의 조성에 대하여 모두 실시예 1에서 기술된 바에 따라 결정된, 본 상세한 설명의 개개 구체예들에 따른 조성물들의 광발광 특성들을 나타내고 있다.Of the compositions according to the individual embodiments of the present specification determined as described in Example 1 for the composition of the formula xY 2 0 3 + yAl 2 O 3 + zB 2 O 3 at x, y, Photoluminescence properties.
도 6은 서로 다른 몰 분획들 즉, Figure 6 shows the different mall fractions,
다이아몬드형: x = 0, y = 0.8, z = 0.2; Diamond type: x = 0, y = 0.8, z = 0.2;
흑색 삼각형: x = 0, y = 0.5, z = 0.5; Black triangles: x = 0, y = 0.5, z = 0.5;
백색 삼각형: x = 0, y = 0.2, z = 0.8White triangles: x = 0, y = 0.2, z = 0.8
의 x, y 및 z에서의 식 xY203 + yAl203 + zB203의 조성에 대하여 모두 실시예 1에서 기술된 바에 따라 결정된, 본 상세한 설명의 개개 구체예들에 따른 조성물들의 광발광 특성들을 나타내고 있다.Of the compositions according to the individual embodiments of the present specification determined as described in Example 1 for the composition of the formula xY 2 0 3 + yAl 2 O 3 + zB 2 O 3 at x, y, Photoluminescence properties.
도 7은 B203가 SiO2로 부분적으로 치환된 YAB의 광발광 스펙트럼과 비교한 실시예 1의 YAB의 광발광 스펙트럼을 나타내고 있다. 특히, 삼각형으로 표시된 스펙트럼이 실시예 1의 미치환된 YAl3B4012 조성에 대응하는 데 반하여, 원형으로 표시된 스펙트럼은 5몰%의 실리콘으로 치환된 알루미늄을 제외하고는 실시예 1에서 기술된 방법에 따라 수득된 조성 YAl2.85Si0.15(B03)4에 대응한다.7 shows the photoluminescence spectrum of YAB of Example 1 compared with the photoluminescence spectrum of YAB in which B 2 O 3 is partially substituted with SiO 2 . In particular, whereas corresponding to unsubstituted YAl 3 B 4 0 12 The composition of the embodiment and a spectrum indicated by a triangle in Example 1, a spectrum indicated by a circle, and is described in Example 1, except that the aluminum substituted with a 5 mole% silicon Corresponds to the composition YAl 2.85 Si 0.15 (B0 3 ) 4 , obtained according to the method described above.
도 8은 열분해된 분말이 서로 다른 소성 온도에서 소성된, 유일한 차이가 소성 온도인, 실시예 1에서 기술된 바에 따라 수득된 조성 YAl3B4012의 광발광 스펙트럼들을 나타내고 있다. 도 8에서, 본 상세한 설명의 개개 구체예들에 따라, 상기 조성물의 결정화 온도 보다 낮은 소성 온도들에서 수득된 동일한 조성(YAl3B4012)의 광발광 스펙트럼들이 나타났다.8 shows the photoluminescence spectrum of the thermal decomposition of the powder fired at different firing temperatures, to obtain, as described in Example 1, the only difference between the firing temperature, the composition YAl 3 B 4 0 12. In Figure 8, according to individual embodiments of the present description, it is shown photoluminescence spectrum of the same composition (YAl 3 B 4 0 12) obtained at lower sintering temperature than the crystallization temperature of the composition.
상기 조성물의 결정화 온도와 같거나 또는 그 보다 높은 소성 온도에서 수득된 동일한 조성(YAl3B4012)의 광발광 스펙트럼들을 또한 비교의 수단으로 도 8에 나타내었다.As a means of comparing the light emission spectrum also of the same composition (YAl 3 B 4 0 12) obtained in the crystallization temperature and equal to or higher than the firing temperature of the composition it is shown in Fig.
도 10은 본 상세한 설명의 개개 구체예들에 따른 서로 다른 조성물들 즉, YAB, Y0 .95La0 .05Al3(B03)4 및 Y0 .95Gd0 .05Al3(B03)4의 광발광 스펙트럼들을 나타내고 있다. 원형으로 표시된 스펙트럼에서, 상기 이트륨은 5몰%의 란탄(lanthanum)으로 부분적으로 치환된 것임에 반해 삼각형으로 표시된 스펙트럼에서, 상기 이트륨은 5몰%의 가돌리늄으로 부분적으로 치환되었다. 세 가지 조성들 모두는 실시예 1에서 기술된 바와 같이 제조되었다.10 is the detail of the different compositions according to the individual embodiments of the description that is, YAB, Y 0 .95 La 0 .05 Al 3 (B0 3) 4 , and Y 0 .95 Gd 0 .05 Al 3 (B0 3 ) ≪ / RTI > 4 . In the spectrum shown in the circle, the yttrium was partially substituted with 5 mol% lanthanum, while in the spectrum indicated with triangles, the yttrium was partially substituted with 5 mol% gadolinium. All three compositions were prepared as described in Example 1.
도 11은 GdAl3(B03)4의 광발광 스펙트럼에 비교한 YAB(삼각형)의 광발광 스펙트럼을 나타내고 있다. 원형으로 표시된 스펙트럼에 있어서, 상기 이트륨은 100몰%의 가돌리늄으로 치환되었다. 실시예 1에서 기술된 바에 따라 두 조성물들을 제조하였다.Fig. 11 shows the photoluminescence spectrum of YAB (triangle) compared with the photoluminescence spectrum of GdAl3 (B03) 4. In the circularly indicated spectrum, the yttrium was substituted with 100 mol% gadolinium. Two compositions were prepared as described in Example 1.
실시예 1에 기술된 바에 따라 수득되나 그러나 서로 다른 소성 온도들에서 수득된 YAB 분말들에 대하여 양자 수율들을 측정하였다. 상기 수율들은 적분구(integrating sphere)에 대하여 그리고 다이오들로부터의 자외-청색 여기(UV-blue excitation)(385㎚)를 사용하여 발광 알루미노보레이트 분말에 대한 수직인 반사에서 측정되었다. 그 결과들을 하기의 표 1(서로 다른 온도들에서 소성된 YAB 샘플들의 양자 수율들) 에 나타내었다.Quantum yields were obtained for the YAB powders obtained as described in Example 1 but obtained at different calcination temperatures. The yields were measured in perpendicular reflection to the luminescent aluminoborate powder using an integrating sphere and UV-blue excitation (385 nm) from the diodes. The results are shown in Table 1 below (quantum yields of YAB samples calcined at different temperatures).
(여기 385㎚)Quantum yield (%)
(Here, 385 nm)
분석방법Analysis method
게르마늄(111) 단색화장치(monochromator)에 후속하여 알루미노보레이트 분말의 비정질 또는 결정질이 장착된 θ/2θ 배치(θ/2θ configuration)에서 D8 브루커 어드밴스 회절분석기(D8 Bruker Advance Diffractometer ; Cu Kα1 방사, λ = 1.54056Å) 상에서 X-선 분말 회절 패턴들을 기록하였다.Following a germanium (111) monochromator, a D8 Bruker Advance Diffractometer (Cu K alpha 1 emission < RTI ID = 0.0 > , [lambda] = 1.54056 ANGSTROM).
분말화된 샘플들의 광발광(PL) 스펙트럼들 및 양자 수율들을 문헌 Wrighton et. al . (J. Physical Chemistry , vol . 78 (22) pp . 2229, 1974)에 의해 기술된 바와 같은 회절법(reflection method)를 사용하여 측정하였다. 이 방법은 (1) 여기 파장(excitation wavelength)에서 본 출원의 스펙트라론(Spectralon)에서 비-흡수성 표준(non-absorbing standard)의 확산반사율(diffuse reflectance)을 결정하는 단계, (2) 동일한 여기 파장에서의 상기 샘플의 확산반사율을 결정하는 단계, 및 (3) 동일한 조건들 하에서 상기 샘플의 발광을 측정하는 단계로 이루어진다. 상기 분말화된 샘플을 석영창(quartz window)을 갖는 샘플홀더(sample holder) 내에 고정시키고 그리고 스펙트라론 아바스피어-50(AvaSphere-50)으로 피복된 적분구에 결합시켰다. 광섬유로 발광 신호(luminescence signal)를 분광기(spectrometer ; AVASpec-1024TEC)로 전달하였다. 상기 적분구 및 분광기를 할로겐 텅스텐 램프(halogen tungsten lamp ; 10W 텅스텐 할로겐 아바라이트-에이취에이엘(Avalight-HAL))를 사용하여 보정하였다. 여기원(excitation source)은 385㎚에서 그리고 1mW로 설정된 광출력(optical power)을 발광하는 고출력 자외선-발광다이오드(high power UV-LED ; 쏘랩스사(ThorLabs) 모델명 M385L2)이었다. 상기 실험장치는 문헌 S. Ivanova et al .; JOSA B J. Opt . Soc . Am ., Vol . 26, No . 10, 2009 p. 1930에 기술되어 있다.The photoluminescence (PL) spectra and quantum yields of the pulverized samples are reported in Wrighton et al. al . (J. Physical Chemistry , vol . 78 (22) pp . 2229, 1974) . ≪ / RTI > This method comprises the steps of (1) determining the diffuse reflectance of a non-absorbing standard at the spectralon of the present application at the excitation wavelength, (2) And (3) measuring the luminescence of the sample under the same conditions. The powdered sample was fixed in a sample holder with a quartz window and bonded to an integral sphere coated with Spectraon AvaSpher-50 (AvaSphere-50). The luminescence signal was transferred to a spectrometer (AVASpec-1024TEC) with an optical fiber. The integrating sphere and the spectroscope were corrected using a halogen tungsten lamp (10 W tungsten halogen Avalight-HAL). The excitation source was a high power UV-LED (model name M385L2 from ThorLabs) emitting an optical power set at 385 nm and 1 mW. The experimental apparatus is described in S. Ivanova meat al .; JOSA B J. Opt . Soc . Am ., Vol . 26, No. 10, 2009 p. 1930. < / RTI >
Claims (20)
- 1가 및 2가의 양이온들을 5000ppm 이하로 포함하는 전구체 용액들에 기초하는 습식 화학적 경로에 의해 알루미노보레이트 수지를 준비하는 준비단계;
- 상기 수지를 건조시켜 고체를 수득하는 건조단계;
- 상기 고체를 분쇄시켜 분말을 수득하는 분쇄단계;
- 상기 조성물의 결정화 온도 보다 낮은 열분해 온도에서 상기 분말을 열분해시키는 열분해단계; 및
- 그렇게 열분해된 상기 분말을 상기 조성물의 상기 결정화 온도 보다 낮은 소성 온도에서 소성시키는 소성단계;
에 의하여 수득될 수 있는 것인 발광단 조성물.CLAIMS What is claimed is: 1. A light emitting layer composition comprising amorphous aluminoborate powders,
- preparation of an aluminoborate resin by a wet chemical route based on precursor solutions containing up to 5000 ppm of monovalent and divalent cations;
A drying step of drying the resin to obtain a solid;
A pulverizing step of pulverizing the solid to obtain a powder;
Pyrolyzing the powder at a thermal decomposition temperature lower than the crystallization temperature of the composition; And
Calcining the powder so pyrolyzed at a calcination temperature lower than the crystallization temperature of the composition;
Lt; RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI >
상기 조성물이 350㎚ 내지 750㎚의 범위 이내의 발광 대역을 갖는 발광단 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the composition has a light emitting band within a range of 350 nm to 750 nm.
알루미노보레이트가 하기의 조성:
xM2O3 + yAl2O3 + zB2O3
을 가지며, 여기에서
M은 적어도 하나의 3가 금속이고,
0≤x≤0.25,
0.1≤y≤0.7,
0.3≤z≤0.9, 그리고
x+y+z = 1이고,
B203가 SiO2, P2O5를 포함하여 이루어지는 군으로부터 선택되는 치환체로 선택적으로 부분적으로 치환된 것인 발광단 조성물.The method according to claim 1,
Aluminoborate has the following composition:
xM 2 O 3 + yAl 2 O 3 + zB 2 O 3
Lt; RTI ID = 0.0 >
M is at least one trivalent metal,
0? X? 0.25,
0.1? Y? 0.7,
0.3? Z? 0.9, and
x + y + z = 1,
Wherein B 2 O 3 is selectively partially substituted with a substituent selected from the group consisting of SiO 2 and P 2 O 5 .
알루미노보레이트 조성이 YAl3(BO3)4이며, 각 원소가 독립적으로 10몰%까지 개개 화학양론값으로부터 편도될 수 있는 발광단 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the aluminoborate composition is YAl 3 (BO 3 ) 4 and each element can independently be devolatilized from individual stoichiometric values up to 10 mole percent.
분말들이 0.01㎛ 내지 20㎛의 범위 이내의 평균입자직경을 갖는 발광단 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the powder has an average particle diameter within a range of 0.01 탆 to 20 탆.
분말이 450℃ 내지 1000℃의 유리전이온도 Tg를 갖는 유리질 분말인 발광단 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the powder is a glassy powder having a glass transition temperature Tg of 450 캜 to 1000 캜.
금속이 이트륨 3가 양이온(Y3+), 비스무트 3가 양이온(Bi3+), 스칸듐 3가 양이온(Sc3+), 란탄 3가 양이온(La3+), 가돌리늄 3가 양이온(Gd3+) 또는 이들의 혼합물들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 발광단 조성물.The method according to claim 1,
Metal is yttrium trivalent cations (Y 3+), a third cation bismuth (Bi 3+), a third cation scandium (Sc 3+), a trivalent cation lanthanum (La 3+), gadolinium trivalent cations (Gd 3+ ) Or a mixture thereof.
전구체들의 용액들 각각이 100ppm 이하의 1가 및 2가의 양이온을 포함하는 발광단 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the solutions of the precursors each contain less than 100 ppm of monovalent and divalent cations.
- 상기 수지를 건조시켜 고체를 수득하는 건조단계;
- 상기 고체를 분쇄시켜 분말을 수득하는 분쇄단계;
- 조성물의 결정화 온도 보다 낮은 열분해 온도에서 상기 분말을 열분해시키는 열분해단계; 및
- 그렇게 열분해된 상기 분말을 상기 조성물의 상기 결정화 온도 보다 낮은 소성 온도에서 소성시키는 소성단계;
를 포함하여 이루어지는 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 따른 조성물을 제조하는 방법.- preparation of an aluminoborate resin by a wet chemical route based on precursor solutions containing up to 5000 ppm of monovalent and divalent cations;
A drying step of drying the resin to obtain a solid;
A pulverizing step of pulverizing the solid to obtain a powder;
- pyrolyzing the powder at a pyrolysis temperature lower than the crystallization temperature of the composition; And
Calcining the powder so pyrolyzed at a calcination temperature lower than the crystallization temperature of the composition;
9. A process for preparing a composition according to any one of claims 1 to 8, comprising the steps of:
건조, 열분해 및 소성 각각이 10℃/시간 내지 60℃/시간을 포함하는 가열속도에서 수행되는 조성물을 제조하는 방법.10. The method of claim 9,
Drying, pyrolysis and firing are each carried out at a heating rate comprised between 10 [deg.] C / h and 60 [deg.] C / h.
건조가 공기 분위기 또는 비활성 분위기에서 수행되는 조성물을 제조하는 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the drying is performed in an air atmosphere or an inert atmosphere.
열분해가 비활성 분위기에서 수행되는 조성물을 제조하는 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the pyrolysis is carried out in an inert atmosphere.
열분해가 450℃ 내지 1000℃의 온도에서 수행되는 조성물을 제조하는 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the pyrolysis is carried out at a temperature of from < RTI ID = 0.0 > 450 C < / RTI >
소성이 산소 분위기에서 수행되는 조성물을 제조하는 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the calcination is carried out in an oxygen atmosphere.
소성이 450℃ 내지 850℃의 온도에서 수행되는 조성물을 제조하는 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the calcination is carried out at a temperature of from 450 캜 to 850 캜.
상기 가시광이 4000K 내지 5000K의 색온도를 갖는 백색광인 고체형 UV-가시광 전환기.18. The method of claim 17,
Wherein the visible light is white light having a color temperature of 4000K to 5000K.
상기 발광기가 UV 발광 다이오드(LED)인 고체형 조명 기구.20. The method of claim 19,
Wherein the light emitter is a UV light emitting diode (LED).
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